黔东南州北西部温泉地热水水化学及同位素特征研究

高福兴

摘要：对黔东南州北西部出露的12处温泉的水化学特征、同位素特征进行了分析，得出黔东南州北西部温泉水的来主要为大气降水补给、年龄以现代水为主。黔东南州北西部温泉水与围岩矿物未达到完全平衡，不适宜用Na、K、Mg地热温标，玉髓的地热温标显示黔东南州北西部温泉热储温度在42.3℃～75.6℃。对下一步黔东南州北西部的温泉地热勘查、开发利用具有指导意义。

关键词：温泉；水化学特征；同位素；温标；黔东南州

1.前言

黔东南州北西部地区是贵州省省温出露较为密集的地区，目前已发现的自然出露温泉有4处，著名的有剑河温泉。温泉地水已在洗浴、水疗、供暖、淡水养殖、旅游业等方面得到广泛的开发利用，取得了明显的经济效益和社会效益。随着黔东南州经济的快速发展和人民物质生活水平的提高，温泉地热水开发利用的规模日益加大，盲目扩大温泉地热水的开采所產生的问题也随之而来。

2.地热地质条件及地热资源分布特征

2.1地层与构造

研究区大地构造位置分属华南褶皱带及扬子准地台黔北台隆遵义断拱的贵阳复杂构造变形区，主要经历了雪峰期、加里东期、燕山期及喜山期，形成了一系列褶皱及断裂。研究区东南部雷山、剑河及台江等地区的大地构造上属华南褶皱带。其构造主要以北东向一北北东向为主，主要褶皱有：崇梭溪背斜、白枝山背斜、雷公坪向斜、三穗向斜等；主要断裂有：革东断层、施洞口断层等。区内镇远一施秉带，有两条平行延伸的东西向断层，北面为蕉溪断层，南面为震源断层，两侧伴随若干次级同向断层，亦全称为镇远东西向断裂带。研究区地层除侏罗系、三叠系外，从青白口系至第四系均有出露，以青白口系和寒武系分布最为广泛。

2.2地热异常的地球化学特征

通过本次研究区内的RaA剖面测量成果显示：一般情况下，研究区内RaA射线脉冲背景值一般为10个～20爪/5分钟，在挽近期活动断层破碎带附近，曲线呈高值突变，其5分钟的异常值可达30个～40个，高于背景值2倍～3倍以上，说明勘研究区内的挽近期活动断裂是氡气迁移、赋存的最有利的地质条件，有利于地热水的形成、迁移、赋存。

2.3地温场分布特征

研究区总体地热增温率小于1.0%/100m-2.0%/100m，地热增温率总体偏低，在平面上由南东向北西整体呈现增大趋势，有西向东呈近似等值区分布，其中剑河、雷山呈现突变趋势。再垂向上，通过对区内的8个地热井的井温测试，一定深度下遇断裂构造带，其地温变幅、地热增温率偏大，上盘地热增温率大于下盘地热增温率，区内热源主要是由于深大断裂构造带沟通地幔的热源，与挽近期活动断裂及深大断裂构造带密不可分。

综上，区内地温增温率总体偏低，但在挽近期活动断裂带及与之相关的分支断裂带会出现地温“异常”，即增温率高值区。

2.4地热资源分布特征

研究区内地热异常点共12处，其中天然温泉点4处，人工揭露地热井8处。

根据研究区地热异常空间分布、所处地质构造部位等来看，其地热资源分别主要有以下规律：（1）区内的地热资源出露点均分布于东西向、北北东向断裂及次生断裂带上，说明区内的断裂带及次生断裂对地热水的形成及迁移起主要作用。（2）区内地热资源出露点分布的断裂带大都为第三纪以来的断裂，主要表现在切割了区内的第三系，说明新构造运动是控制地热水形成的另一个重要因素。

综上，研究区内地地热资源出露点与区内挽近期的断裂带及次生断裂关系密切，是控制地热水形成的主要因素。

3.地热温泉的水化学特征

3.1矿化度及pH值特征

对区内测定的8个地下热矿水点中，pH6～7的0个，pH7～8的4个，占总数的50%；pH8～9的4个，占总数的50%。说明区内的地下热水主要为中偏弱碱性。矿化度一般都很低，均小于1g，L，属淡水。

3.2主要离子特征分析

根据区内地热水全分析测试表明：区内地热水主要组分中阳离子为K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、主要阴离子为Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-，少数有碳酸根离子、氟离子。

3.3地热流体的化学类型

区内的地热流体化学类型与其出露的地层有直接关系，通过取样分析，有如下特征：（1）寒武系中上统娄山关群一下统清虚洞组热储含水层的地热水化学类型为HCO₃-Ca²⁺型，在凯里大中出露的地热水其水化学类型为HO₃-Ca²⁺、Mg²⁺型，可能是区内的二叠系中统栖霞一茅口组热储含水层对其共同补给的原因造成。（2）板溪群清水江组变质岩地层地下热水化学类型为HCO₃-Ca²⁺型。

3.4有益元素特征分析

寒武系中上统娄山关群一下统清虚洞组热储含水层地下热水有益组分包括二氧化碳、锶、铁、钡、偏硅酸，其中二氧化碳浓度为31.09mg/L、锶浓度为1.04mg/L-3.3mg/L、铁浓度为0.166mg/L、钡浓度为0.05mg/L、偏硅酸浓度为23.97mg/L～38.09mg/L。其中偏硅酸含量达到“医疗热矿泉水水质标准”，具有良好的医疗价值。

板溪群清水江组变质岩地层地下热水有益组分包括二氧化碳、锶、铁、钡、偏硅酸、锂，其中二氧化碳浓度为1.94mg/L、锶浓度为0.64mg/L、铁浓度为0.4mg/L、钡浓度为0.14mg/L、偏硅酸浓度为39.36mg/L、锂浓度为1mg/L。其中偏硅酸、锂含量达到“医疗热矿泉水水质标准”，具有良好的医疗价值。

4.地下热水的同位素地球化学特征

4.1地热水补给来源

利用δD-δ¹⁸0关系曲线可判断地下水的补给来源，根据水样检测结果绘制δD-δ¹⁸0散点图，从图1可以看出，δD-δ¹⁸0点均落在大气降水线附近，说明地热水主要为大气降水入渗补给。图1中数据点分布还为认识地热田类型提供了证据。一般来说，高温地热水地带会表现出显著的氧漂移。黔东南州北西部温泉热水并没有表现出显著的氧同位素单向富集（氧漂移），证明了该区地热田属于中低温类型。

4.2同位素估算古水、现代水的混合比例

对地下水氚含量的研究，有助于地下水补给时期的判断，并推算地热矿水1953年以前的水与近代水（1953年后）的混合比例。根据附近河水的氚含量和有关热矿水的氚含量，其热矿水中1953年以前的水和现代水的混合比例可按下式作粗略估算。

α=[（T3-T2）/（T1-T2）]×100%

式中：α为近代水在热水中的比例；T1、T2、T3分别为近代水、古水和热矿水中的氚含量；根据毛健全等对贵州省温泉中氚含量的初步研究，贵州省温泉附近水样氚含量T1平均值30Tu，地下热水本来无氚，T2取值1Tu。区内的地热水受1953年以后大气降水的影响是很小的。

5.热储温度的估算

该次工作选用无蒸汽损失的玉髓作为地化温标，对黔东南州北西部温泉热储温度分别进行计算，黔东南州北西部温泉热储温度在42.3%～75.6℃，相差33.3℃。大部分温泉的热储温度都在地球化学温标方法被广泛地运用于地热水热储温度估算，但是在运用过程中时常会产生偏差，其根本原因是用温标估算水样热储温度时，不满足矿物（或岩石）—水溶液问的相平衡条件。

6.结语

黔东南州北西部地区是贵州省天然温泉分布较密集的地区，温泉水温22℃～48℃，均出露于2组断裂交会处或不同岩体接触带。温泉热水来源以大气降水溶滤补给为主。热水年龄多小于40a，小部分温泉年龄大于40a。研究区温泉属于中低温地热田类型，热储温度在43.3℃～75.6%。